冬春季节阴雨雪天气较多,光照强度较低,直接影响温室栽培菊花的净光合速率(Pn),为探究低温弱光胁迫对菊花Pn影响的机制,科研人员开展相关研究。
(1)光合作用过程中,位于_____ 上的光合色素捕获光能,用于产生_____ 供暗反应使用;而CO2在叶绿体基质中被_____ 固定产生C3,C3被还原生成糖类为主的有机物。
(2)科研人员对温室栽培菊花持续低温弱光处理11天,发现其叶片Pn值较对照组明显降低,检测相关指标,结果如图1。
检测结果显示,随低温弱光胁迫时间的延长,菊花叶片的气孔导度和胞间CO2浓度分别_____ ,说明Pn降低的主要原因为非气孔因素。
(3)为进一步探究Pn下降的主要原因,科研人员对两组菊花叶片的叶绿体进行观察和检测,图2示两组叶绿体的超微结构。
①观察叶绿体超微结构需借助_____ ,图2中“甲”是叶绿体中的_____ (填写结构名称),在低温弱光胁迫组表现为个体小、数量少,形态不规则。
②经进一步检测发现,低温弱光组的叶绿体中光合色素含量明显降低,丙二醛含量升高(丙二醛含量与膜系统受损程度呈正相关)。综合上述系列实验结果,提出低温弱光条件下植物Pn降低的可能机制:_____ 。
(1)光合作用过程中,位于
(2)科研人员对温室栽培菊花持续低温弱光处理11天,发现其叶片Pn值较对照组明显降低,检测相关指标,结果如图1。
检测结果显示,随低温弱光胁迫时间的延长,菊花叶片的气孔导度和胞间CO2浓度分别
(3)为进一步探究Pn下降的主要原因,科研人员对两组菊花叶片的叶绿体进行观察和检测,图2示两组叶绿体的超微结构。
①观察叶绿体超微结构需借助
②经进一步检测发现,低温弱光组的叶绿体中光合色素含量明显降低,丙二醛含量升高(丙二醛含量与膜系统受损程度呈正相关)。综合上述系列实验结果,提出低温弱光条件下植物Pn降低的可能机制:
更新时间:2022-01-23 17:55:46
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【推荐1】甜菜碱作为一种渗透压调节物质,它可以在多种植物的组织中积累,提高植物的抗逆性。BADH是甜菜碱合成途径中一种甜菜碱醛脱氢酶,可将植物体内的甜菜碱醛催化为甜菜碱。番茄对低温尤其敏感,当番茄处于稍低于其最适生长温度的环境时,植株生长会出现发育不良等现象,严重时甚至死亡。番茄基因组中不含有甜菜碱合成的相关基因,植物体内不能合成甜菜碱。科学家通过基因工程获得了转BADH基因番茄,从而让甜菜碱在番茄细胞中积累。
(1)叶绿体是光合作用的场所,请简述叶绿体的结构适于进行光合作用的原因:___________ 。
(2)低温会降低酶的活性进而影响光合作用。经研究发现低温严重影响植物的光合作用还体现在以下两个方面。一方面,低温会直接破坏类囊体薄膜、降低叶绿素的含量,另一方面低温会诱导植物的气孔关闭。请从以上两个方面分析低温导致植物光合速率下降的原因:___________ 。
(3)科学家将野生型番茄株系、转BADH基因番茄株系和外源施加甜菜碱的野生型株系4℃低温处理5天后,取各自叶片进行台盼蓝染色分析。染色分析发现,低温处理5天后,野生型株系叶片蓝色很深,而与野生型相比,转BADH基因番茄株系和外源施加甜菜碱的野生型株系叶片的蓝色较浅。实验结果表明___________ 。台盼蓝染色体现了细胞膜___________ 的功能。
(1)叶绿体是光合作用的场所,请简述叶绿体的结构适于进行光合作用的原因:
(2)低温会降低酶的活性进而影响光合作用。经研究发现低温严重影响植物的光合作用还体现在以下两个方面。一方面,低温会直接破坏类囊体薄膜、降低叶绿素的含量,另一方面低温会诱导植物的气孔关闭。请从以上两个方面分析低温导致植物光合速率下降的原因:
(3)科学家将野生型番茄株系、转BADH基因番茄株系和外源施加甜菜碱的野生型株系4℃低温处理5天后,取各自叶片进行台盼蓝染色分析。染色分析发现,低温处理5天后,野生型株系叶片蓝色很深,而与野生型相比,转BADH基因番茄株系和外源施加甜菜碱的野生型株系叶片的蓝色较浅。实验结果表明
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解题方法
【推荐2】毛白杨、垂柳、白蜡是北京市公园绿地上的主要树种。研究人员在夏季晴朗的某一天测量了海淀公园这三种林木冠层叶片的净光合速率(单位面积的叶片在单位时间内吸收CO2的量),结果如图。(1)如图所示,不同种类植物的净光合速率曲线不同。
①9:00-11:00随着光照强度增加,分布在叶绿体____ 上的光合色素所吸收的光能增多,从而产生更多的____ ,促进暗反应中____ (填“CO2的固定”或“C3的还原”),暗反应发生的场所是____ 。整个光合作用过程更快进行,三种植物净光合速率均快速上升。
②据图分析,13:00白蜡的净光合速率出现低谷,原因是____ ,约18:00其净光合速率为零,原因是此时____ 。
(2)绿地林木通过光合作用可吸收大气CO2、释放O2,此外还有增加空气湿度等作用,有助于优化公园的小气候环境。研究人员测定了上述三种植物一天中相关生理指标的平均值,结果如下表所示:
①若三种植物所处环境大气中的CO2浓度相等,比较表中三者相关数据,推测垂柳胞间CO2浓度显著高于另外两者的原因是:____ 。
②据表格数据分析,对公园小气候环境优化效果最佳的林木为____ ,判断依据是____ 。
①9:00-11:00随着光照强度增加,分布在叶绿体
②据图分析,13:00白蜡的净光合速率出现低谷,原因是
(2)绿地林木通过光合作用可吸收大气CO2、释放O2,此外还有增加空气湿度等作用,有助于优化公园的小气候环境。研究人员测定了上述三种植物一天中相关生理指标的平均值,结果如下表所示:
树种 | 净光合速率(μmolCO2·m-2s-1) | 蒸腾速率(mmolH2O·m-2s-1) | 胞间CO2浓度(μmolCO2·mol-1) | 气孔开放程度 (molH2O·m-2s-1) |
毛白杨 | 12.8 | 1.46 | 272 | 0.231 |
垂柳 | 10.0 | 1.31 | 295 | 0.201 |
白蜡 | 12.3 | 1.43 | 275 | 0.225 |
②据表格数据分析,对公园小气候环境优化效果最佳的林木为
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【推荐3】在自然界中,万物生长靠太阳。光合作用是唯一能够捕获和转化光能的生物学途径。下图为人工光合作用系统,其中甲、乙表示物质,模块3中的反应过程与叶绿体基质内糖类的合成过程相同。回答下列问题:
(1)该系统中执行光合作用光反应过程的是模块____________ ,在植物体内,光反应是在叶绿体的_______________ 上进行的。
(2)模块2中释放的O2中的氧元素来自________ 。
(3)若模块1中的光照由强变弱,模块3中CO2的供应不变。则短时间内乙的含量将________________________ (填“增加”或“减少”)。原因是____________________________________ 。
(4)与自然界中的光合作用相比,该人工光合作用系统的优势是___________________ 。(答出两点即可)
(1)该系统中执行光合作用光反应过程的是模块
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【推荐1】夏季晴朗的白天,某植物叶片光合作用强度的变化曲线如图所示,据图回答下列问题。
(1)曲线AB段表明随光照增强____________________ 。
(2)对于C点光合作用强度减弱的解释是:由于中午__________ 过高,________ 作用过大,叶片的气孔关闭,光合作用原料之一的________ 供应大量减少,以至______ 反应阶段植物体内的五碳化合物不能与之结合,使______________ 形成大为减少。
(3)DE段光合作用强度下降的原因是______________ ,以至光合作用________ 反应产生的__________ 减少,因而影响________ 反应的进行。
(1)曲线AB段表明随光照增强
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【推荐2】图1是某植物叶肉细胞氧气释放速率变化曲线;图2是该植物体内某代谢过程;图3是在夏季晴朗白天,该绿色植物在3块含水量不同的土壤中种植时,光合速率的变化曲线图,请据图回答下列问题:
(1)图1中,叶肉细胞中有[H]产生的是__________ 点;B点时该植物体内光合作用速率_________ (填>、<或=)呼吸作用速率,此时叶肉细胞产生O2的移动方向______ 。
(2)图1中C点时导致甲、乙两曲线不同的原因最可能是_________________ 。
(3)图3中,________ 曲线对应的土壤中含水最少;该曲线10-12时的时间段内,该植物体内对应图2中G与F的含量变化是_____________________ 。
(1)图1中,叶肉细胞中有[H]产生的是
(2)图1中C点时导致甲、乙两曲线不同的原因最可能是
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【推荐3】研究人员发现某植物存在两种突变型植株(A、B),二者与野生型植株的叶绿体在叶肉细胞中的分布位置存在差异,进而导致相对受光面积不同(如图所示),但通过进一步检测发现,三者的叶绿体中光合色素含量基本一致,且不考虑叶绿体移动。请回答下列问题:
(1)叶绿体中光合色素捕获的光能有两方面用途,一是____________ ;二是_____________ 。
(2)据图分析,在相同光照强度下野生型植株、突变型A植株和突变型B植株中光合作用速率最大的是____________ ,原因是_____________ 。为验证以上分析,可用打孔器从这三种植株上获得____________ (填两项)基本相同的小圆形叶片,排除气体后沉于三只富含CO2的烧杯中,给予相同光照强度处理,若观察到_____________ 现象,说明以上分析正确。
(1)叶绿体中光合色素捕获的光能有两方面用途,一是
(2)据图分析,在相同光照强度下野生型植株、突变型A植株和突变型B植株中光合作用速率最大的是
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【推荐1】夏日晴天的中午,高温、低湿常引起植物光合作用速率下降,称为“光合午休”。科研人员以小麦作为实验材料,研究了温度和空气相对湿度对小麦“光合午休”的影响,实验处理及结果如下表所示。回答下列问题。
(1)小麦叶绿体中的叶绿素主要吸收____________ 。提取色素时加入少许二氧化硅的作用是____________________________
(2)根据实验结果可以判断,导致小麦“光合午休”现象出现的最主要因素是_________ 填“温度”或“空气相对湿度”)。若突然降低CO2浓度,细胞中C3含量将____________ (填“升高”或“降低”)。
(3)为进一步确定空气相对湿度为50%时该小麦光合作用的最适温度,应在_______ ℃温度范围内设置一系列温度梯度重复上述实验。
(4)与大水漫灌相比,在生产实践中采用喷灌方式不仅节水,还能更有效缓解作物的“光合午休”现象,理由是____________________________
组别 | 实验条件 | 实验结果 | |
温度(℃) | 空气相对湿度(%) | 光合速率(mgCO2·dm2.h) | |
1 | 37 | 18 | 10.7 |
2 | 37 | 26 | 15.8 |
3 | 37 | 50 | 21.8 |
4 | 30 | 50 | 24.2 |
5 | 25 | 50 | 21.7 |
(1)小麦叶绿体中的叶绿素主要吸收
(2)根据实验结果可以判断,导致小麦“光合午休”现象出现的最主要因素是
(3)为进一步确定空气相对湿度为50%时该小麦光合作用的最适温度,应在
(4)与大水漫灌相比,在生产实践中采用喷灌方式不仅节水,还能更有效缓解作物的“光合午休”现象,理由是
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【推荐2】玉米大豆相间种植,有利于提高土地利用率,改善大豆品质。不同的玉米品种会为大豆带来不同的遮光效果,为研究最佳的相间种植组合,用器色避阳网模拟不同玉米的速光效果,设CK正常光照)、A1(一层黑色遮阳网遮阴,模拟C品种玉米)、A2(两层黑色遮阳网遮阴,模拟D品种玉米)3个处理组,每组中均种植南豆12和桂复3号两种大正若干株,部分实验结果如表所示。
1.大豆光合作用同化的产物淀粉常常储存于________ (细胞器)。
2.在使用黑色遮阳网遮光的短时间内,南豆12叶片叶绿体内发生的变化是______。
3.根据上表,为尽可能提高相间种植时大豆的产量,应选择的种植组合是______
4.根据上表,请判断以下哪些结论成立______。
5.不同农作物对土壤含水量的要求不同。玉米生长的土壤含水量一般在50%左右,而大豆生长的土壤含水量为30%。请你设计实验探究最佳的土壤含水量使玉米大豆相间种植时的总产量最大化,阐述实验设计思路:___________________________ 。
品种 | 处理 | 净光合速率Pn (μmol·m-2·s-1) | 气孔导度Gs (μmol·m-2·s-1) | 胞间二氧化碳浓度C1 (μmol·m-2·s-1) | 蒸腾速率T (μmol·m-2·s-1) |
南豆12 | CK | 18.074 | 0.438 | 260.999 | 5.006 |
A1 | 17.505 | 0.336 | 274.026 | 4.679 | |
A2 | 12.503 | 0.304 | 327.818 | 4.561 | |
桂豆3号 | CK | 20.102 | 0.430 | 275.182 | 5.682 |
A1 | 17.503 | 0.348 | 286.178 | 5.040 | |
A2 | 11.052 | 0.231 | 308.160 | 3.204 |
2.在使用黑色遮阳网遮光的短时间内,南豆12叶片叶绿体内发生的变化是______。
A.ATP含量增加 | B.NADPH含量增加 |
C.CO2固定速率增加 | D.C3含量增加 |
A.南豆12与C品种玉米 | B.南豆12与D品种玉米 |
C.桂夏3号与C品种玉米 | D.桂夏3号与D品种玉米 |
A.弱光环境下,大豆植株气孔开放程度下降致蒸腾速率降低,引起光合作用减弱 |
B.弱光环境下,光照强度不足,限制了光反应,导致净光合速率降低 |
C.随着遮光程度的增加,胞间CO2浓度不断增加,促进净光合速率 |
D.随着遮光程度的增加,净光合速率下降,导致胞间CO2浓度增加 |
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【推荐3】某同学探究绿色植物光合作用与呼吸作用的关系,设置如下图实验装置。装置中的CO2缓冲液可维持瓶内二氧化碳浓度(该装置放在20℃环境中)。实验开始时,针筒的读数是0.4mL,毛细管内的水滴在位置X。回答下列问题:
(1)20分钟后,针筒的容量需要调至0.8mL的读数,才能使水滴仍维持在X的位置。若以释放出的氧气量来代表光合作用速率,该植物的光合作用速率是_________ mL/h。
(2)若将该装置置于黑暗处且将X小烧杯二氧化碳缓冲液换成蒸馏水,其他条件不变,20分钟后,针筒的容量需要调至0.8mL才能使毛细管内的水滴在位置X,那么该植物呼吸方式为_________ 。
(3)如果在(1)小题实验中只增加光照强度,则针筒的容量仍需维持在0.8mL读数处,才能使水滴在X位置。在另一相同实验装置中,若只将温度提升至30℃,针筒容量需要调至 1.OmL读数,才能使水滴维持在X的位置上。比较两个实验可以得出的结论是__________________ 。
(4)若在(1)小题实验中该学生20分钟后观察到毛细管内的水滴仍在X位置,那么该植物叶肉细胞光合作用速率_________ (填“大于”、“等于”或“小于”)呼吸速率,原因是__________________ 。
(1)20分钟后,针筒的容量需要调至0.8mL的读数,才能使水滴仍维持在X的位置。若以释放出的氧气量来代表光合作用速率,该植物的光合作用速率是
(2)若将该装置置于黑暗处且将X小烧杯二氧化碳缓冲液换成蒸馏水,其他条件不变,20分钟后,针筒的容量需要调至0.8mL才能使毛细管内的水滴在位置X,那么该植物呼吸方式为
(3)如果在(1)小题实验中只增加光照强度,则针筒的容量仍需维持在0.8mL读数处,才能使水滴在X位置。在另一相同实验装置中,若只将温度提升至30℃,针筒容量需要调至 1.OmL读数,才能使水滴维持在X的位置上。比较两个实验可以得出的结论是
(4)若在(1)小题实验中该学生20分钟后观察到毛细管内的水滴仍在X位置,那么该植物叶肉细胞光合作用速率
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